数据采集与系统设计基础.ppt

1.4数据采集信号处理基础五、短时傅里叶变换和小波变换1、短时傅里叶变换（STFT）STFT是对信号f(t)施加一个实滑动窗ω(t-τ)后，再作傅里叶变换，即：2、小波变换（WT）小波变换的定义如下：其中，基本小波或母小波ψ(t)满足允许条件和非零条件。式中a0,为尺度因子，b反映时间位移，符号·表示内积。第69页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础六、采样定理1、低通采样定理低通采样定理是指：一个频带限制在（0，）内的连续时间信号m(t)，如果以T≤1/2的时间间隔对它进行等间隔采样，则m(t)将被所得到的采样值完全确定。如图所示。采样与恢复其傅里叶变换为：第70页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础六、采样定理2、带通采样定理带通采样定理是指：一个频带限制在（，）内的连续时间信号m(t)，带宽B=-，用最小采样速率（m为不超过的最大整数）对其进行等间隔采样，则m(t)将被所得到的采样值完全确定。第71页,共72页，星期六，2024年，5月1.5数据采集技术与系统的发展方向1、数据采集片上系统(SOC)2、采用新型信息处理方法3、采用高智能化软件4、网络化5、通用化与标准化第72页,共72页，星期六，2024年，5月**(a)正弦波(b)正弦波加随机噪声(c)窄带随机噪声(d)宽带随机噪声第37页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念测试中由于传感器、放大器和记录系统(如示波器振子)的传递函数影响，即它们的幅频特性和相频特性的影响，或者其它干扰的影响，往往使测得的复合波形与真实波形很不一样，这中种现象叫做信号波形的畸变。相位移引起的波形畸变实例第38页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（1）仪器设备特性（灵敏度、幅频特性、相频特性等）与被测量的特性要求不匹配；1）信号畸变的原因理想实际频率幅值幅频特性影响频率输入输出理想实际灵敏度影响理想实际相位相频特性影响仪器设备特性对信号的影响第39页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（2）仪器设备特性（灵敏度、幅频特性、相频特性等）存在的固有缺陷；1）信号畸变的原因第40页,共72页，星期六，2024年，5月输入理想实际灵敏度影响理想实际频率幅值幅频特性影响理想实际频率相位相频特性影响实测实际输出时间零点飘移的影响实际实测输出时间系统噪声与振动荡的影响仪器设备特性存在的固有缺陷第41页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（3）测试环境影响引起的波形畸变；温度变化、湿度变化等引起的漂移，传感器温度、湿度、辐射等引起的传感器性能变化，环境电磁场干扰引起信号波形畸变。（4）测试系统安装引起波形畸变连接件的固有频率、阻尼特性不满足要求，安装引起的寄生振荡、零点偏移、初始状态改变，系统接地不当引起的波形畸变等。1）信号畸变的原因第42页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（1）失真度的表示2）信号的失真度与信号畸变识别系统输入：系统输出：非线性失真度：谐波失真度：正常，正常。第43页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（2）波形畸变的识别2）信号的失真度与信号畸变识别理论分析：从物理、力学的角度，分析被测对象的特点和性能，识别信号是否畸变；传递函数分析：分析测试系统各个环节的传递函数，识别出哪些是干扰和畸变信息；实验观测法：多种仪器进行测试实验比较、对策是系统进行各种标定和检验，识别波形畸变的程度及其产生的原因；被测波形与系统结构结合识别波形畸变。第44页,共72页，星期六，2024年，5月1.4数据采集信号处理基础二、信号分析3、波形畸变的概念（2）波形畸变的识别2）信号的失真度与信号畸变识别信号畸变的实验